水泥基压电智能复合材料

土木工程领域中的众多大型建筑结构（如大跨桥梁、高耸建筑和核建筑等）规模庞大、结构复杂，其使用期都长达几十年、甚至上百年。在其服役过程中，由于环境载荷作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事故。采用智能材料与结构对重大土木工程建筑实施在线健康监测和预报，对其振动、损伤和形状进行主动控制，使其具有自感知、自判断、自适应、自恢复等智能行为，不仅可大大减少结构的维修费用，而且还可避免对人类造成的危害，因此，水泥基压电智能复合材料具有广泛的应用市场。

与传统的压电材料相比，水泥基压电复合材料的制备工艺更为简单、成本更低，而且利用水泥水化过程中电学性能的变化规律，在其电阻率适当低或介电常数适当高时，对压电复合材料施加极化，可以大幅度降低外部极化电压，提高极化效率。其极化电压远低于聚合物基压电复合材料的极化电压，且压电性能优于同条件下聚合物基压电复合材料的压电性能。更重要的是水泥基压电复合材料在土木工程领域中与混凝土母体具有良好的相容性，其耐久性与混凝土相当，它可以象一个大骨料一样埋在混凝土中，与混凝土成为一体；它不但具有感知功能，而且还具有驱动功能，非常适合监测混凝土内部应力和应变分布情况，同时，该复合材料与混凝土结构材料的界面粘结效果也优于其它机敏材料，因此，它的研究与开发对于推动各类土木工程结构向智能化方向发展有广泛的工程应用意义和学术价值。